Magnetfält: formler, exempelproblem och förklaringar

Magnetfältet är en illustration som syftar till att beskriva och visualisera hur magnetkraften fördelas mellan ett magnetiskt objekt eller runt ett magnetiskt objekt.

Som vi redan vet har magneter två poler som kallas en nordpol och en sydpol.

Om en magnet förs nära en annan magnet vars poler är av samma typ, kommer de två magneterna att uppleva avstötning.

Det är annorlunda om de två magneterna kommer nära olika typer av stolpar, kommer resultaten att uppleva ömsesidig attraktion.

Magnetfältvisualisering

Magnetfältet kan visualiseras på två sätt, nämligen:

• Beskrivs matematiskt som en vektor. Varje vektor vid varje punkt i form av en pil har en riktning och storlek beroende på magneten på den magnetiska kraften vid den punkten.

• Illustrerar med hjälp av linjer. Varje vektor är ansluten med en kontinuerlig linje och så många linjer kan göras som möjligt. Denna metod används oftast för att beskriva ett magnetfält.

Egenskaper hos magnetfältlinjer

Magnetfältlinjer har egenskaper som är användbara för analys, nämligen:

• Varje rad skär aldrig varandra

• Linjerna blir hårdare i områden där magnetfältet blir större. Detta indikerar att ju tätare magnetfältlinjerna är, desto större är magnetkraften i regionen.

• Dessa linjer startar eller slutar inte var som helst, men linjerna bildar en sluten cirkel och förblir anslutna i det magnetiska materialet.

• Magnetfältets riktning representeras av pilar på linjerna. Ibland dras inte pilar på magnetfältlinjer, men magnetfältet kommer alltid att ha en riktning från norr (norr) till södra (södra) polen.

• Dessa rader kan visualiseras i reala termer. Den enklaste metoden är att sprida järnkornpulver runt magneten och det kommer att ge samma egenskaper som magnetfältlinjerna.

Mätning och magnetfältformler

Magnetfältet är en vektormängd, så det finns två aspekter för att mäta magnetfältet, nämligen dess storlek och riktning.

För att mäta riktningen kan vi använda en magnetisk kompass. Om en magnetkompass placeras runt ett magnetfält kommer kompassnålen att följa magnetfältets riktning också vid den punkten.

Läs också: Definition och skillnad mellan homonymer, homofoner och homografer

I magnetfältformeln skrivs magnetfältets storlek med symbolen B. I enlighet med det internationella systemet har mängden enheter i tesla (T) som är hämtad från namnet Nikola Tesla.

Tesla definieras som hur mycket kraft magnetfältet är. Till exempel producerar ett litet kylskåp ett magnetfält på 0,001 T.

Det finns ett sätt att skapa ett magnetfält utan att använda en magnet, nämligen genom att leda en elektrisk ström.

När vi leder en elektrisk ström genom en ledning (till exempel genom att ansluta den till ett batteri) kommer vi att ha två fenomen. Ju större ström som flyter i kabeln, desto större magnetfält produceras. Likaså tvärtom.

I enlighet med Ampers lag tillämpas magnetfält på många sätt så att några av ekvationerna är följande:

Magnitudformel för magnetfält

B = μ I / 2 π r

Information:

• B = magnetfältets storlek (T)
• μ = permeabilitetskonstant (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektrisk ström (A)
• r = avstånd från kabel (m)

Formeln för mängden elektrisk ström

I = B 2πr / μ

Information:

• B = magnetfältets storlek (T)
• μ = permeabilitetskonstant (4π 10-7 Tm / A)
• I = elektrisk ström (A)
• r = avstånd från kabel (m)

Bestämning av magnetpolen med höger hand

För att ta reda på riktningen kan vi använda principen om höger hand. Tummen är riktningen för elflödet och de andra fingrarna visar magnetfältets riktning runt tråden.

Tummen som pekar uppåt indikerar det elektriska flödets riktning med symbolen i. Medan riktningen för de andra fyra radierna representerar megnetfältets riktning med symbol B. Bilden ovan är i horisontellt och vertikalt läge.

Exempel på magnetfältproblem och deras förklaringar

Problem 1

En ledning elektrifierad i = 4 A som visas nedan!

Specificera:

• Magnetfältstyrka vid punkt A.
• Magnetfältstyrka vid punkt B
• Magnetfältets riktning vid punkt A.
• Magnetfältets riktning vid punkt B.

Diskussion:

Är känd

• I = 4 A.
• r _A = 2 m
• r _B = 1 m

Lösning

• B = μI / 2 π r _A
• = 4 π 10 - 7 4/2 π 2
• = 4 10-7 T

Så magnetfältet vid punkt A är 4 10-7 T.

• B = μI / 2 π r _B
• B = 4 π 10 - 7 4/2 π 1
• B = 8 10-7 T

Så magnetfältet vid punkt B är 8 10-7 T.

I ett problem som ber om riktning kan vi använda högerhandregeln, där tummen antas vara en ström och de andra fyra fingrarna är ett magnetfält medan vi griper i ledningen vid punkt A.

Läs också: 24+ språkstilar (slag av Majas) tillsammans med fullständig förståelse och exempel

Så att magnetfältets riktning vid punkt A är utåt eller mot läsaren.

I ett problem som ber om riktning kan vi använda högerregeln, där tummen antas vara en ström och de andra fyra fingrarna är ett magnetfält medan vi griper i ledningen vid punkt B.

Så att magnetfältets riktning vid punkt B är i eller bort från läsaren

Problem 2

Titta på följande bild!

Bestäm magnetfältets storlek och riktning vid punkt P!

Diskussion

Ström A kommer att producera ett magnetfält vid punkten P med riktningen för att komma in i fältet, medan ström B producerar ett magnetfält med riktningen ut ur fältet.

Riktningen enligt till B _en är på väg in i fältet.

Problem 3

Titta på bilden ovan, en tråd med en elektrisk ström placeras nära magnetkompassen. Hur mycket elektrisk ström (och riktning) behövs för att avbryta jordens magnetfält mot kompassen så att kompassen inte fungerar?

Jordens magnetfält antas vara

Diskussion

Med hjälp av magnetfältformeln:

Du kan hitta mängden elektrisk ström, nämligen:

Du vet att avståndet r från kompassen till kabeln är 0,05 m. sedan erhållen:

Med högerhandregeln måste vi placera tummarna så att de andra fingrarna är i motsatt riktning mot kompassmagnetfältet. Så att strömriktningen måste tränga in mot papperet / skärmen, bort från oss.

Problem 4

Tråd A och B är 1 m ifrån varandra och matas med 1 A respektive 2 A i den riktning som visas i figuren nedan.

Bestäm platsen för punkt C där magnetfältets styrka är NOLL!

Diskussion

För att fältstyrkan ska vara noll måste fältstyrkorna som produceras av tråd A och tråd B vara motsatta och lika. Möjliga positioner är till vänster om tråd A eller till höger om tråd B. Vilken man ska ta, ta punkten närmare styrkan hos den mindre strömmen. Så att positionen är till vänster om kabel A, bara avge namnet avståndet som x.

Sådan är förklaringen av magnetfältmaterialet och exempel på problem. Kan vara användbart.

Referens:

• Magnetfält
• Förstå magnetfältet
• Magnetfält - Formel, definition, komplett fråga, exempelproblem
• Magnetfält: definition, typer, formler, exempelproblem